白炭黑废水资源化利用及零排放技术研究

发布时间：2017-04-23 09:06

  本文关键词：白炭黑废水资源化利用及零排放技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对现有间壁式冷冻法存在能耗高、结晶体易附壁等不足,提出了一种新的白炭黑废水资源化利用及零排放工艺。该工艺的特点是利用溴化锂溶液的强吸湿性,促使膜分离提浓后的白炭黑废水蒸发冷却结晶,实现淡水回用以及芒硝的分离;同时利用废热再生吸湿后被稀释的溴化锂溶液。本文实验研究了溴化锂溶液吸湿致白炭黑废水蒸发冷却、结晶过程,揭示了降温过程传质机理;并在实验基础上对该工艺进行初步设计,建立了全流程模拟模型,并提供了模型求解方法,优化了工艺参数。研究结果表明:(1)提高传质过程推动力和降低传质阻力可强化废水降温过程,降低废水浓度、增大溴化锂溶液浓度可显著提高传质过程推动力;过程阻力主要集中在溴化锂溶液吸收液膜层内,提高吸收器搅拌强度是减小过程阻力的关键。对过程进行了无因次量纲分析,获得1.91 1.45Sh?0.066Re Sc关联式。(2)减小芒硝介稳区宽度且控制芒硝结晶体粒径的有效方法是控制降温速率以及结晶器搅拌强度;提高溴化锂溶液浓度、废水浓度以及吸收器搅拌强度有利于提高脱盐率。在废水浓度高于12%、溴化锂溶液浓度高于55%、结晶器搅拌强度为1500r/min的条件下,实际脱盐率多大于50%。(3)对白炭黑废水资源化利用及零排放工艺进行模拟分析,获得最优工艺参数:NF出口浓水设计浓度为13%、RO水回收率为60%、E01冷热物流出口趋近温差为3℃、结晶温度为10℃、预冷温度为30℃、分配率为0.55、E03冷热物流出口趋近温差为2℃,处理体积流量为1m3/h、温度为30℃、质量浓度为3%的白炭黑废水,溴化锂吸收制冷系统的溴化锂浓溶液循环量范围为9000~11340kg/h。与传统工艺相比,本文工艺电耗低、且无需消耗蒸汽,可回收废热,更为经济。本文研究结果对白炭黑废水资源化利用及零排放工艺具有一定的指导意义。
【关键词】：白炭黑废水 蒸发冷却 传热与传质 脱盐 结晶 模型与模拟
【学位授予单位】：四川理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X781
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-25
• 1.1 研究背景12-15
• 1.1.1 白炭黑废水来源及危害12
• 1.1.2 白炭黑废水零排放处理工艺12-15
• 1.2 含盐废水处理技术现状15-24
• 1.2.1 电渗析16-17
• 1.2.2 反渗透17-18
• 1.2.3 多级闪蒸18-19
• 1.2.4 机械蒸汽再压缩蒸发19-20
• 1.2.5 多效蒸发20-21
• 1.2.6 冷冻法21-24
• 1.3 课题的提出24
• 1.4 本文主要研究工作24-25
• 2 均相蒸发冷却传质传热实验研究25-43
• 2.1 理论分析25-27
• 2.1.1 基本原理25
• 2.1.2 模型建立25-27
• 2.2 实验部分27-30
• 2.2.1 实验材料27
• 2.2.2 实验装置与流程27-29
• 2.2.3 分析方法29-30
• 2.3 结果与讨论30-42
• 2.3.1 降温速率30-34
• 2.3.2 传质过程推动力的影响因素34-39
• 2.3.3 过程阻力的影响因素39-41
• 2.3.4 总传质系数41-42
• 2.4 本章小结42-43
• 3 介稳区宽度及脱盐率研究43-51
• 3.1 实验部分43
• 3.1.1 实验材料43
• 3.1.2 实验装置与流程43
• 3.1.3 分析方法43
• 3.2 结果与讨论43-50
• 3.2.1 废水蒸发降温曲线43-44
• 3.2.2 介稳区宽度的影响因素44-46
• 3.2.3 脱盐率的影响因素46-48
• 3.2.4 晶体粒径的影响因素48-50
• 3.3 本章小结50-51
• 4 废水处理工艺的模型建立与求解51-59
• 4.1 工艺流程51-53
• 4.2 模型建立53-55
• 4.2.1 物性方法53
• 4.2.2 模拟流程53-55
• 4.3 模型求解55-58
• 4.3.1 膜分离+冷却结晶工段55-57
• 4.3.2 吸收制冷工段57-58
• 4.3.3 冷却水和废水热用量的计算58
• 4.4 本章小结58-59
• 5 废水处理工艺的模拟结果与分析59-92
• 5.1 工艺参数初值59-63
• 5.1.1 废水蒸发冷却结晶工段59-60
• 5.1.2 溴化锂吸收制冷工段60-61
• 5.1.3 工艺参数初值汇总61-63
• 5.2 膜分离+冷却结晶工段设计参数优化63-82
• 5.2.1 NF出口浓水设计浓度的灵敏度分析64-67
• 5.2.2 RO水回收率的灵敏度分析67-69
• 5.2.3 E01冷热物流出口趋近温差的灵敏度分析69-73
• 5.2.4 结晶温度的灵敏度分析73-75
• 5.2.5 废水进水工况的灵敏度分析75-80
• 5.2.6 膜分离+冷却结晶工段优化结果80-82
• 5.3 吸收制冷工段设计参数优化82-90
• 5.3.1 预冷温度的灵敏度分析82-84
• 5.3.2 分配率的灵敏度分析84-86
• 5.3.3 E03冷热物流出口趋近温差的灵敏度分析86-87
• 5.3.4 溴化锂浓溶液循环量的灵敏度分析87-89
• 5.3.5 吸收制冷工段优化结果89-90
• 5.4 经济效益评估90
• 5.5 本章小结90-92
• 6 结论与展望92-94
• 6.1 结论92
• 6.2 创新点92-93
• 6.3 展望93-94
• 参考文献94-99
• 攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文及研究成果99-100
• 致谢100

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